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Digitalisierung

Umsetzung von Industrie 4.0 in der Verpackungsbranche

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Intelligente Verpackungslinien können die Rückverfolgbarkeit, Verfügbarkeit und Qualität verbessern und gleichzeitig die laufenden Kosten und die Total Cost of Ownership reduzieren.
(Bild: Omron)

Intelligente Verpackungslinien können die Rückverfolgbarkeit, Verfügbarkeit und Qualität verbessern und gleichzeitig die laufenden Kosten und die Total Cost of Ownership reduzieren. Die meisten Vorteile resultieren aus einer integrierten Komponenten- und Steuerungsplattform, die einen nahtlosen Datenaustausch zwischen den Geräten und dem Steuerungssystem ermöglicht. Der Zugriff auf diese Daten auf Komponentenebene ist einer der wichtigsten Faktoren, um die Vorteile eines Industrie-4.0-Systems nutzen zu können.

Insbesondere bei älteren Geräten gibt es, selbst wenn einige Daten verfügbar sind, in der Regel nur eine binäre Ein-/Aus-Anzeige. Entweder die Maschine arbeitet oder nicht, der Sensor erkennt etwas oder nicht. Oft gibt es keine detaillierten Informationen, die etwa angeben, dass eine Maschine aufgrund von vermehrtem Verschleiß der Motorlager nicht mit voller Leistung arbeitet, oder dass ein optischer Sensor nur verschmutzt, aber nicht defekt ist.

Die elektronische Erfassung der Daten ist daher ein guter erster Schritt. Dies erfordert eventuell eine Änderung des Arbeitsprozesses, damit Daten korrekt protokolliert werden, statt unleserlich auf Papier zu landen. Für den Fall, dass die Daten bereits von der Anlage erfasst werden, kann es auch erforderlich sein, Maschinen mit einem höheren IT-Domain-Level oder Analysesoftware zu verbinden. Dazu sind möglicherweise einige kleine technische Upgrades an der Anlage erforderlich, um zusätzliche Sensoren hinzuzufügen, Betriebsdaten zu erfassen, vorhandene analoge Informationen in ein digitales Format umzuwandeln, oder ein Datenkommunikationsmodul zur Fernerfassung und -steuerung der Daten zu ermöglichen.

Die elektronische Erfassung der Daten ist ein guter erster Schritt, um Verpackungslinien „intelligent“ zu machen.
(Bild: Omron)

Sobald die grundlegende Datenerfassung vorhanden ist, kann die Analyse der Daten beginnen. Dadurch lässt sich die Effizienz der Linie ermitteln und häufig auch potenzielle Engpässe im Prozess identifizieren, was wiederum weitere Möglichkeiten für Effizienzverbesserungen bietet. Außerdem kann der Zustand der Geräte überwacht und eine vorausschauende Wartung durchgeführt werden.

Ein Beispiel: Die Etikettiermaschine einer Linie hat einen kleinen Fehler. Die Bediener wissen, dass sie diese Maschine hin und wieder anpassen müssen, damit sie reibungslos funktioniert. Dies dauert nur ein bis zwei Minuten. So wird dies oft noch nicht einmal nachverfolgt. Im Laufe der Zeit könnte das allerdings erhebliche Auswirkungen auf die Effizienz der Linie haben.

Schritt für Schritt

Mit einer guten Kenntniss darüber, wie effektiv eine Verpackungslinie läuft, können sich die Betreiber auf Investitionen in die Teile konzentrieren, die am ineffizientesten sind. Dies ermöglicht es, eine Strategie für die Migration von Linien zu entwickeln, um eine intelligente, flexible Produktion zu realisieren.

Die schnelllebigen Märkte von heute sind häufig durch kürzere und vielfältigere Produktionszyklen geprägt. Fertigungslinien, die für ein spezielles Produkt eingerichtet wurden, oder bei denen die Umstellung auf ein anderes Produkt sehr zeitaufwändig ist, können die Effizienz beeinträchtigen. Die Umrüstung einer Linie für unterschiedliche Produkte oder die Automatisierung von Umstellungen kann erhebliche Vorteile bringen, da bestehende Linien länger in Betrieb sein können und die Veränderungsprozesse weniger Zeit erfordern.

Cite Die Verfügbarkeit der Daten in einem gemeinsamen und leicht verständlichen Format ermöglicht Bedienern und Produktionscontrollern, fundiertere Entscheidungen über den Status einer Verpackungslinie zu treffen. Pro­bleme können schneller identifiziert und schneller behoben werden.

Daniel Rossek, Regional Marketing Manager, Omron UK

Die gleiche Sprache sprechen

Unabhängig davon, ob ein Teil einer bestehenden Linie modernisiert oder eine neue aufgebaut wird, ist es wichtig, dass alle Maschinen über Standardprotokolle und gemeinsame Datensätze kommunizieren. Denn auch eine neue Linie wird wahrscheinlich aus Komponenten verschiedener Hersteller bestehen. Daher ist es entscheidend, dass die Komponenten alle die gleiche Sprache sprechen.

Ein für Industrie-4.0-Anwendungen weit verbreiteter, offener und sicherer Kommunikationsstandard ist OPC UA. Bei diesem Kommunikationsprotokoll handelt es sich um eine plattformübergreifende Entwicklung von OPC (OLE for Process Control), die erstmals 1995 von einigen Unternehmen aus der Automatisierung zusammen mit Microsoft definiert wurde. OPC UA baut auf dem Erfolg von OPC auf und bietet eine plattformunabhängige Lösung, die auch eine modellbasierte Datenverarbeitung umfasst.

Neben der Kommunikation miteinander müssen die Geräte einer Linie den Bedienern auch standardisierte Schnittstellen bieten. Standards wie PackML definieren eine Reihe von Modi und Status, um ein einheitliches Erscheinungsbild der HMI zu gewährleisten, und stellen eine gemeinsame Methode für die Übertragung wichtiger Daten zwischen Maschinen bereit.

Intelligentere Entscheidungsfindung

Die Verfügbarkeit der Daten in einem gemeinsamen und leicht verständlichen Format ermöglicht Bedienern und Produktionscontrollern, fundiertere Entscheidungen über den Status einer Verpackungslinie zu treffen. Probleme können schneller identifiziert und schneller behoben werden. Darüber hinaus können intelligente Linien sogar potenzielle Probleme erkennen, bevor sie auftreten, und eine vorausschauende Wartung planen, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.

Über den Autor
Autorenbild
Daniel Rossek, Regional Marketing Manager, Omron UK

Über die Firma
Omron Electronics Ltd.
MK15 ODG Milton Keynes
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